多种煤矿机电设备中变频技术的应用研究

摘 要 目前，国内大部分煤矿都实现了机械化生产，这使得煤矿井下的机电设备大幅度增多，为了实现提高工作效率、节能降耗的目标，有必要在煤矿各种机电设备中应用变频技术。基于此点，文章就变频技术在煤矿多种机电设备中的应用展开研究。

关键词 煤矿；机电设备；变频技术；节能

中图分类号：TD63 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0122-01

1 变频技术概述

所谓的变频实质上就是通过对供电频率进行改变，来达到节能降耗的目标。变频器是变频技术的核心，其能够对供电频率进行转换，从而实现电动机运转速率的自动调节。同时，变频器还能使电源电压的适应范围显著增大，这有效解决了电网电压不稳导致设备运行效率不高的问题。具体而言，通过改变交流电频的方式实现对交流电有效控制的技术即变频技术。近年来，随着科学技术的不断发展和完善，变频技术也获得了长足进步，这使其应用范围越来越广，借助变频器进行变频控制能够达到以下目的。

1）节能。相关试验结果表明，通过变频器进行调速可以比传统电磁调速节省电能25%～80%，其节能优势非常明显；

2）调速。在常规的三相异步电动机上加装变频装置后，便可以实现调速功能，由此可对电动机的转速进行任意调节；

3）软启动。众所周知，对机电设备进行硬启动有可能造成设备损坏的后果，而应用变频技术之后，可以实现对设备的软启动，这极大程度地减少了启动过程对设备的危害，进一步延长了设备的使用寿命。

由于大部分煤矿机电设备常常在满载负荷的条件下长时间运行，而设备的动力设计并未考虑到这一因素，为使设备既能够满足工作动力要求，又能节省能源，便需要在设备的实际使用过程中融入变频技术。煤矿机电设备中的变频技术主要是利用电动机转速与电流频率间的同比增长关系，以改变电流频率的方式，对机电设备进行有效控制，其最终目的是提高电动机的工作效率，并降低能耗。

2 变频技术在煤矿多种机电设备中的应用研究

1）变频技术在井下提升系统中的应用。煤矿采掘作业过程中，提升系统是不可获取的重要组成部分之一，其主要作用是安全输送作业人员和矿料到指定的位置。由于煤矿井下提升设备具有速度变化复杂、启停频繁等特点，采用传统的调速装置电阻消耗较大，容易引起设备发热，并且提升设备下降时还需要额外的制动电源，这在一定程度上增大了电能消耗，也对作业安全构成了一定的威胁。为了解决这些问题，可以将变频技术引入到井下提升设备中，这样一方面能够使提升机实现平稳、安全加速和减速，另一方面还能增强设备本身的安全性能。同时还能减少电路中继电器的使用数量，维修成本随之显著降低。大量的实践表明，应用变频技术后，提升机的安全性大幅度提高，有效减少了机械设备的不必要磨损，大幅度延长了设备的使用年限。

2）在排水泵中的应用。在煤矿井下，排水泵肩负着排水的重要任务，其对于确保煤矿的安全生产意义重大。通常情况下，在雨季、修建新井、不同生产时期矿井的涌水量均不相同，而排水量的调节一般都是以实际涌水量为依据，并以最大涌水量确定排水泵型号。正因如此，使得排水泵常常会出现功率不足的情况，从而导致排水效果无法满足实际需求，同时还造成了大量的电能浪费。在矿井排水泵中应用变频技术，能够使水泵的运行频率获得极大程度地改善，还可根据井下实际涌水量调节电动机转速，由此便可满足排水要求，有效解决了因电动机功率不足导致的各种问题。实践表明，应用变频技术之后的排水泵，可节约30%左右的电能。

3）在采掘设备中的应用。煤矿井下的采煤设备具有启停频繁的特点，从而要求变频器应当能够进行四象限工作，这样一来整流电路便可以借助变频器将全波整流桥调整为可控整流桥。当电机处于电动状态时，四象限与两象限的变频器在工作上基本不存在差异，而当电机处于发电状态时，四象限变频器中的逆变电路会随之演变成整流电路，这有利于电机发出的电量更好地被电网利用。将四象限变频调速器合理应用于采煤机中，能够使设备在较大范围内对倾角工作面进行调节，并将牵引速度始终维持在一个水平线上，设备不会出现滑车等情况，这种结构不但简单，而且还易于操作。

4）在通风系统中的应用。煤矿井下的作业环境比较恶劣，既有瓦斯气体，又有粉尘，所以通风系统在煤矿井下具有至关重要的作用。通常情况下，进行采掘作业的过程中，风机需要始终保持运转状态，这不但能够为井下作业人员提供呼吸条件，而且还能排出各种有害气体。现阶段，随着矿井采掘深度的不断增加，风机设备运转所需要的电能也越来越大，为了减低能耗，应当按照实际需要对风机的功率进行调节。变频技术的应用，可以对风机进行有效的控制，不但能够降低设备负荷及能耗，还能降低风机的运转速度，有利于延长风机设备的使用寿命。

5）在皮带输送机中的应用。在煤矿井下开采作业中，皮带输送机主要负责运送煤炭。国内大部分煤矿井下的皮带输送机采用的都是交流电动机工频拖动，这种传输方式的效率相对较低，加之煤炭过多容易导致液压耦合器损坏。将变频技术应用到皮带输送机之后，不但能够节约电能，而且还能使设备具备软启动动能，有效减轻了皮带传输过程的磨损，延长了设备的使用寿命。同时加装变频器后，电动机产生出来的多余电力可输送给电网，有效降低了输送机的热力损耗。

3 结论

总而言之，在煤矿实现机械化生产的同时，机电设备成为不可或缺的组成部分，变频技术的应用，不但能够使机电设备的转动速度获得控制，而且还能有效降低设备磨损，大幅度节约了维修成本，给企业创造了巨大的经济效益。在未来一段时期，应当加大对变频技术的研究力度，使其能够更好地为煤矿生产服务。这对于促进我国煤矿产业的发展具有非常重要的现实意义。

参考文献

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[2]刘建忠.变频技术的基本原理和发展及其在煤矿井下机电系统中的应用[J].中国科技投资，2013（2）.

[3]赵兴来，訾建新.煤矿机电设备中高压变频器的应用与选型[J].内蒙古煤炭经济，2013（5）.

作者简介

王军（1981-），男，安徽肥东人，主要从事煤矿机电设备的研究。endprint